超临界注汽配套工艺研究与应用

超临界注汽配套工艺研究与应用一、前言二、超临界蒸汽热力参数变化规律三、超临界压力注汽参数优化四、超临界井下注汽工具优化设计五、现场应用情况六、认识目录蒸汽吞吐及水驱是稠油油藏的主要开发方式胜利油田稠油热采产量热采开发3.55×108t探明储量13.83×108t已动用12.68×108t未动用1.15×108t特超稠油及薄层稠油油藏水驱开发9.13×108t一、前言◆胜利油田稠油储量概况(1)已动用稠油老区进入高轮次、高含水开发阶段,开发效果变差开发形势分析一、前言单10块EdS1分周期油汽比柱状图单10块EdS1分周期产油量柱状图老区已进入高轮次吞吐阶段，吞吐效果越来越差（2）稠油后备资源品位差，开发难度大一、前言开发形势分析新区储层品位低

近几年新投入热采开发的稠油区块多为难动用储量，储层物性较差：一是油层有效厚度薄；二是储层敏感性强；三是原油粘度高，多为特超稠油油藏；四是具有大量的边底水。采油厂稠油区块热采时间油藏特征胜利T82和T11南东二段2003非均质性强(渗透率变异系数0.6-2.3)；强水敏；油稠、差异大(4935-76098mPa·s)；层薄(平均4.25m)、夹层多河口陈3732004各小层砂体厚度较薄（2-6m）；易出砂；中等偏强水敏沾182007边底水稠油油藏，边水体积为油层体积的10-15倍；油层胶结疏松易出砂；具有强水敏桩西桩斜1392003东部砂体为底水油藏，西部砂体为边水油藏；具有强水敏东辛营27、营8-24东二、营8-63、营47-82005以断块油藏为主；边底水较为活跃；主力油层有效厚度薄，净总比低开发中心草104、草4S2+3、草4S44、郑411、草109、草1282003储层厚度平均不到8m；油藏埋藏浅，一般在950-1400m；胶结疏松，出砂严重；大部分具有较强的边底水；储层具有较强的敏感性；油稠，以特、超稠油为主（2）稠油后备资源品位差，开发难度大未动用储量1.15亿吨一、前言开发形势分析未动用储量开发难度大1.特超稠油、薄互层、深层稠油油藏的注汽压力高，约为22MPa-26MPa，目前的注汽工艺(最高工作压力21MPa)不能满足超临界压力安全注汽的要求；

2.油层埋藏深、井筒热损失大，影响后备稠油资源的热采效果。一、前言超临界注汽应用的意义后备资源热采难点湿蒸汽发生器主要参数对比

为了开发特超稠油、薄互层、深层稠油油藏，胜利油田已具有注汽压力为26MPa的超临界蒸汽发生器。但常规的注汽配套工艺不能满足超临界注汽热采的要求。生产厂家胜利亚临界湿蒸汽发生器美国热力公司美国HSMC公司日本川崎重工美国丹尼尔公司工作压力MPa21.018.218.217.518.3一、前言超临界注汽应用的意义

通过研究，建立一套超临界注汽热力参数计算数学模型，在此基础上，对超临界压力注汽参数进行优化设计；通过对超临界注汽条件下的井下工具进行优化设计，以形成超临界压力注汽工艺配套技术，实现特超稠油、薄互层、深层稠油的注汽热采，为胜利油田后备稠油储量的开发提供技术储备。一、前言超临界注汽应用的意义目录一、前言二、超临界蒸汽热力参数变化规律三、超临界压力注汽参数优化四、超临界井下注汽工具优化设计五、现场应用情况六、认识二、超临界蒸汽热力参数变化规律建立了能描述超临界压力、亚临界压力及饱和水三种状态下的注汽井筒流动与传热模型。超临界注汽井筒流动与传热的精细描述

研究了注汽井筒油套环空几何尺寸、隔热油管接箍等注汽管柱热点对井筒流动与传热的影响。二、超临界蒸汽热力参数变化规律超临界注汽井筒流动与传热的精细描述二、超临界蒸汽热力参数变化规律超临界压力蒸汽参数变化规律超临界压力注汽井筒温度变化规律

超过临界点后，蒸汽的比容急剧上升，压力越低，比容越大；在超临界状态，井筒内蒸汽压力升高，焓下降，而温度既可能升高也可能降低。超临界压力蒸汽热力参数变化规律二、超临界蒸汽热力参数变化规律井口燃烧同样燃油时不同压力下产生的蒸汽质量倍数（压力17MPa、干度0.7蒸汽的热焓为1）井底蒸汽比焓kJ/kg燃烧同样燃油时不同压力下产生的蒸汽在井底的焓（蒸汽比焓×蒸汽质量）kJ压力MPa比焓kJ/kg2618201.26169221322418561.24172521352122091.0420532135172294121322132

超临界压力注汽时蒸汽的比焓低，在同样蒸汽量的情况下注入油层的热焓低；但在燃烧同样燃油的情况下,与亚临界压力蒸汽发生器发热量相同；而超临界压力蒸汽发生器的本体热损失小于亚临界压力蒸汽发生器；因此在锅炉发热量相同，超临界压力比亚临界压力注入油层的热焓多。不同状态下注汽的比焓、总焓对比超临界压力注汽热焓分析目录一、前言二、超临界蒸汽热力参数变化规律三、超临界压力注汽参数优化四、超临界井下注汽工具优化设计五、现场应用情况六、认识三、超临界压力注汽参数优化温度下降温度上升温度先下降后上升超临界注汽井筒热力参数数值模拟为优化设计注汽工艺提供了手段编制了超临界注汽参数优化软件三、超临界压力注汽参数优化超临界注汽井筒参数变化规律

随着井口注汽压力的提高，井筒沿程压力梯度呈增加趋势。23MPa，380℃注汽时井底蒸汽焓值最大超临界注汽井筒参数变化规律三、超临界压力注汽参数优化超临界注汽井筒参数变化规律随着压力升高，比容下降。三、超临界压力注汽参数优化沿着井筒密度逐渐增大超临界注汽井筒参数变化规律三、超临界压力注汽参数优化超临界注汽井筒参数变化规律沿着热损失逐渐增大三、超临界压力注汽参数优化三、超临界压力注汽参数优化

隔热油管接箍等注汽管柱热点对井筒热损失影响很大。8%4%超临界注汽井筒参数变化规律目录一、前言二、超临界蒸汽热力参数变化规律三、超临界压力注汽参数优化四、超临界井下注汽工具优化设计五、现场应用情况六、认识位置汽压,MPa套压,MPa抗内压,MPa抗外挤,MPa井口24.9616.2247.6739.90井底37.6337.6137.7838.94超临界压力注汽高真空隔热油管强度校核（P110管材）超临界注汽井底的蒸汽压力为37.63MPa目前在用的隔热油管其抗外挤强度为25MPa,不能满足要求P110管材在此工况下的抗外挤强度为38.94MPa,能满足机械性能的要求。

超临界注汽隔热油管优化设计四、超临界井下注汽工具优化设计超临界注汽隔热油管λ≤0.04w/m.℃生产厂家日川崎公司TC-650日川崎公司TC-750美国贝克公司Ⅱ美国贝克公司Ⅲ美国贝克公司Ⅴ超临界注汽隔热管导热系数W/m.℃0.0260.0170.0350.0260.017＜0.04工作压力MPa<25>35超临界注汽隔热油管优化设计四、超临界井下注汽工具优化设计超临界注汽井下工具优化设计注汽井口安全系数：>3.2井口补偿器安全系数：1.78井下补偿器内管安全系数：2.23井下补偿器外管安全系数：1.87(1)优选了管材，高温下强度提高了30%-50%(2)优选了密封材料(由柔性石墨+改性聚四氟乙烯换为柔性石墨+紫铜)和密封结构

超临界注汽配套工艺已全部设计完成，并完成了试制，超临界压力井口补偿器、封隔器等工艺已配合超临界锅炉注汽2井次。

四、超临界井下注汽工具优化设计隔热油管悬挂丢手装置结构示意图隔热油管悬挂器结构示意图四、超临界井下注汽工具优化设计超临界注汽井下工具优化设计人工井底补偿器高真空隔热管封隔器补偿器高真空隔热管插入密封热敏封隔器

针对隔热油管最大下深只有1600m的状况，研究设计了分段注汽工艺管柱，实现了深层稠油井全井筒隔热注汽，井筒热损失小于10%。高真空隔热管油管深层稠油超临界压力注汽工艺管柱设计

四、超临界井下注汽工具优化设计目录一、前言二、超临界蒸汽热力参数变化规律三、超临界压力注汽参数优化四、超临界井下注汽工具优化设计五、现场应用情况六、认识五、现场应用情况YZG9.0-26/395-H超临界注汽锅炉主要技术参数额定蒸发量9.0t/h额定蒸汽压力26.0MPa额定蒸汽温度395℃额定热效率88%额定热功率5.6MW负荷调节70-100%排烟温度≤250℃炉体表面温度平均温度≤80℃控制方式PLC+触摸屏安装方式拖车式（液压升降）射孔井段1166.8-1171.8m1173.9-1175.3m厚度5.0m1.4m原油粘度21505mPa.s防砂方式绕丝筛管井段，m孔隙度，％渗透率，10-3μm21166.8-1167.936.9127041167.9-1168.936.719221168.9-1169.935.5211611169.9-1170.935.336081170.9－1171.833.38165.21173.9-1175.334.65320

储层纵向上非均质性较强，渗透率差异较大，储层较好的井段只有3m，导致注汽压力高。草104-斜31井注汽情况五、现场应用情况注汽管柱示意图177.8mm套管喇叭口1120.0m人工井底1211.0m油管短节井下补偿器1020.0m热敏封隔器Φ114×62mm高真空隔热管防砂鱼顶1127.41m1166.8m1175.3m油层井段:1166.8-1175.3m厚度:6.4m/2层防砂方式:绕丝筛管设计注汽量:1200t设计注汽速度:6－10t/h注汽设备：超临界压力锅炉五、现场应用情况日期注汽时间注汽压力注汽温度注汽速度日注累注备注hMPa℃t/htt8.122.319.536692121

8.1320.521.73749185206水处理故障8.144243888.333239

8.1721.522.43799194433

8.182222.53809203636

8.192423.23829216852汽窜停注

注汽参数达到超临界压力状态（注汽压力大于22MPa、注汽温度大于374℃）。该井成功注汽表明，注汽锅炉及注汽井口、井口补偿器等超临界压力注汽配套工具安全可靠。草104-斜31注汽参数五、现场应用情况8月11～25日注汽，注汽量1400t；注汽压力22.1～24.8MPa，注汽温度22日380～388℃；9月1日投产，平均日液8.5，日油3～4t，含水55%；超临界注汽前，水力喷射泵生产，日液2～3t，日油1.3t。生产情况五、现场应用情况目录一、前言二、超临界蒸汽热力参数变化规律三、超临界压力注汽参数优化四、超临界井下注汽工具优化设计五、现场应用情况六、认识六、认识1.超临界压力状态下注汽井筒流动、传热规律与饱和蒸汽不同；超过临界点后，蒸汽的比容急剧上升，压力越低，比容越大；在超临界状态，井筒内蒸汽压力升高，焓下降，而温度既可能升高也可能降低。

2.建立的超临界压力注汽参数优化计算模型，实现了对超临界注汽工艺参数的优化设计，提高了超临界注汽的经济开发效果。

3.研制的超临界注汽压力隔热油管通过对管材、隔热性能的优选和控制，其机械性能和视导热系数满足了超临界注汽工况的要求；在此基础上完成了深层超临界注汽工艺管柱结构的优化设计，满足了深层稠油超临界注汽的要求。

4.通过现场实际应用表明，配套的超临界注汽工具和注汽参数优化设计软件能够满足超临界注汽设计和现场实施的要求，为胜利油田特超稠油、薄互层、深层稠油等后备稠油资源的开发提供了技术储备。六、认识谢谢附录资料：不需要的可以自行删除防晒霜生产工艺配方油相

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硬脂酸5％十八醇2.5％棕榈酸异丙酯1.5％凡士林5％防腐剂适量B石蜡油6％硅油Gy-2603.5％防晒剂POS-21％VE适量ME-40适量水相A钛白粉3.5％丙二醇3％B三乙醇胺1％二氧化钛其透过率小于氧化锌。对紫外线有散射作用,能减小紫外线对人体皮肤的幅射。覆盖力优良,增白皮肤。但涂抹性与透气性均差。加入量大于等于５％时,增白色泽不自然,固选用百分3.5。丙二醇丙二醇在化妆品中作湿润剂、保湿剂。三乙醇胺三乙醇胺在化妆品中还具有中和剂的作用，从而达到增稠和保湿的作用。硬脂酸

硬脂酸用于护肤品中起乳化作用，从而使其变成稳定洁白的膏体。十八醇化妆品中作为基质原料中的乳化剂、增稠剂应用棕榈酸异丙酯具有优良的保湿和滋润皮肤作用。皮肤对本品的吸收性很好，能在皮层内与毛囊有效接触，渗入皮层深处，并将化妆品中的活性组分带入，充分发挥有效成分的作用。作为化妆品溶剂及皮肤保湿剂、渗透剂。凡士林凡士林作为一种传统的化妆品原料,它在皮肤角质层表面形成一种隔离膜,具有防止皮肤表面水份减少的作用,保护皮肤免受外界剌激。因而它是一种极好的保温剂和护肤品。它对皮肤无剌激,无过敏。石蜡油